Древнее декоративно-прикладное искусство оригами, часто вдохновляет инженеров на создание самых разных конструкций от роботов и батарей до военных укрытий и беспилотных летательных аппаратов. Теперь международная команда исследователей из США и Японии представила бумажные структуры, которые могут складываться для компактного хранения, а в разложенном виде они оказываются достаточно прочными, чтобы выдержать большой вес.
Новая зигзагообразная конструкция основана на технике под названием Миура-ори. В сложенном виде она занимает чрезвычайно маленькую площадь. По словам исследователей, соединив под углом две такие конструкции, можно получить всенаправленную структуру, которая не складывается и практически не поддается деформации на скручивание и сжатие. Компоновка из нескольких оригами-трубок позволяет создавать достаточно жесткие структуры, которые можно использовать для строительства таких сооружений, как арки, навесы, башни и мосты.
Исследователи обнаружили, что если склеить два бумажных фрагмента особой формы, то полученные жёсткие трубки складываются только строго определённым образом. Кроме того, соединяя несколько трубок в разных конфигурациях, например, составляя их по принципу застёжки-молнии, удалось собрать действительно прочные конструкции.
“Геометрия в данном деле играет важную роль, — сообщает соавтор исследования профессор Глаусио Паулино (Glaucio Paulino) из Технологического института Джорджии в пресс-релизе. — Мы соединяем две трубки вместе особым образом, чтобы получить структуру, которая является одновременно гибкой и жёсткой. Это просто бумага, но она очень крепкая”.
Трубки представляют собой изогнутые зигзагами параллелограммы. При этом даже элементы с разным углом изгиба могут стыковаться в прочные структуры, из которых можно собирать различные строительные конструкции.
Изменяя угол соединения трубок, можно добиться различной степени жесткости всей структуры. Таким образом, как полагают ученые, трансформировать и изменять функциональные характеристики структур можно в режиме реального времени, адаптируя их для реальных условий использования.
Исследователи обращают внимание, что показанные ими бумажные прототипы можно легко воспроизвести в пластике или металле. Кроме того, изобретение можно масштабировать в большую или меньшую сторону для создания микроскопических роботов и биомедицинских устройств или строительства мостов и зданий.
Все эти идеи можно применить на нано- и микроуровне или в больших масштабах, вплоть до конструкций, которые NASA разворачивает в космосе.
Еще одним важным преимуществом данной технологии является ее масштабируемость. Другими словами, с ее помощью можно создавать как огромные и прочные строительные сооружения, так и микроскопические конструкции в виде наноразмерных роботов и биомедицинских устройств.
